Zurich, le 14 novembre 2024 – Des chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Zurich (EPFL) ont développé des microrobots magnétiques capables de délivrer des médicaments avec une précision inégalée, ouvrant de nouvelles perspectives dans le traitement des accidents vasculaires cérébraux et d’autres pathologies.
- Ces microrobots, de la taille d’un grain de sable, sont guidés par des champs magnétiques directement vers la zone affectée.
- Ils contiennent des médicaments encapsulés dans une coque de gel qui se dissout une fois arrivés à destination, libérant ainsi le traitement.
- Les tests sur des modèles animaux ont démontré une efficacité remarquable dans la dissolution des caillots sanguins.
Chaque année, près de 12 millions de personnes dans le monde sont touchées par un accident vasculaire cérébral (AVC), une urgence médicale aux conséquences souvent graves, voire mortelles. Les traitements actuels, basés sur l’administration de médicaments thrombolytiques pour dissoudre les caillots sanguins, présentent l’inconvénient de se diffuser dans tout l’organisme, augmentant le risque d’effets secondaires indésirables, tels que des hémorragies internes. Face à ce défi, les chercheurs de l’EPFL ont exploré une approche innovante : la micro-robotique médicale.
Le microrobot développé est constitué d’une capsule sphérique dont l’enveloppe, faite d’un gel soluble, renferme des nanoparticules d’oxyde de fer, sensibles aux champs magnétiques. Cette conception permet aux médecins de contrôler précisément la trajectoire du robot à travers le corps en utilisant des aimants externes. « La capsule est extrêmement petite, car les vaisseaux sanguins du cerveau sont très étroits. C’est un énorme défi technique de rendre le mini robot suffisamment magnétique pour qu’il reste facile à contrôler », explique le chercheur principal, Fabian Landers.
Un autre enjeu majeur était de rendre le microrobot visible sur les images radiographiques. Pour cela, l’équipe a intégré des nanoparticules de tantale, un matériau dense et opaque aux rayons X. « Nous avons réussi à combiner contrôle magnétique, visibilité et précision dans un seul microrobot. Nous y travaillons depuis des années », souligne Bradley Nelson, professeur à l’EPFL et pionnier dans le domaine de la micro-robotique médicale.
Une fois guidé jusqu’au site cible, le microrobot libère son précieux chargement. L’enveloppe de gel se dissout sous l’effet d’un champ magnétique à haute fréquence, libérant ainsi le médicament encapsulé – qu’il s’agisse d’un agent thrombolytique, d’un antibiotique ou d’un médicament anticancéreux – directement au cœur du problème. Le microrobot est introduit dans la circulation sanguine ou le liquide céphalo-rachidien via un cathéter spécialement conçu. Un système électromagnétique sophistiqué assure ensuite son guidage précis.
« Le flux sanguin dans les artères humaines varie considérablement d’un endroit à l’autre, ce qui rend la navigation extrêmement complexe », précise Nelson. Pour surmonter cet obstacle, les chercheurs ont combiné trois méthodes de navigation magnétique, permettant au robot de rouler, d’être tiré ou orienté avec une grande précision. Ils ont ainsi démontré la capacité du microrobot à se déplacer à une vitesse allant jusqu’à 4 millimètres par seconde, même à contre-courant du flux sanguin. Dans plus de 95 % des tests, la capsule a atteint sa cible et a réussi à dissoudre le caillot.
Avant de passer aux essais cliniques, l’équipe a rigoureusement testé sa technologie sur des modèles de vaisseaux sanguins en silicone, reproduisant fidèlement l’anatomie humaine. Ces modèles, développés à partir de données réelles de patients, sont désormais utilisés dans la formation médicale. « Nous avons pratiqué sans cesse sur ces modèles. Vous ne pouvez tout simplement pas faire cela avec des animaux », explique Salvador Pané, le chercheur ayant développé les nanoparticules.
Des tests sur des animaux vivants, notamment des porcs et des moutons, ont confirmé la faisabilité et l’efficacité de la technique. Le microrobot a pu être guidé avec succès dans le système vasculaire et le liquide céphalo-rachidien, tout en restant clairement visible sur les images radiographiques. « Cette anatomie complexe offre d’énormes possibilités pour de futurs traitements. C’était formidable de voir que notre robot tenait également le coup », se réjouit Landers.
Au-delà du traitement des AVC, cette technologie prometteuse pourrait trouver des applications dans la lutte contre les infections localisées, les tumeurs et d’autres pathologies impliquant des caillots sanguins. Les essais cliniques sur des patients humains sont prévus dans un avenir proche, ouvrant la voie à une nouvelle ère de la médecine de précision.
Plus d’informations sur la recherche (en anglais).
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